不磨金礦床稀土元素地球化學(xué)特征及其意義*

劉 巍 陳遠(yuǎn)榮 吳 二 劉奕志 蔣惠俏 黃 秋

(桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院)

海南戈枕金礦帶是20世紀(jì)80年代中期以后被發(fā)現(xiàn)的與韌性剪切帶有關(guān)的金礦床(化)帶，由北而南由土外山金礦床、抱板金礦床、北牛金礦床、紅甫門嶺金礦床、不磨金礦床及眾多金礦(化)點組成。不磨金礦是戈枕金礦帶內(nèi)一個重要的金礦床，查清該礦床的成因和物質(zhì)來源特征對礦區(qū)下一步地質(zhì)工作具有重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。本研究通過對不磨金礦床內(nèi)金礦體、花崗碎裂巖、片巖、花崗巖脈、石英巖脈的稀土配分模式進(jìn)行對比，分析其成因關(guān)系，為今后的找礦勘查提供參考。

1 成礦地質(zhì)背景

不磨金礦床在區(qū)域上位于海南隆起西部，區(qū)域性北東向戈枕斷裂(韌性剪切帶)南端的西北側(cè)。

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要有中元古界抱板群(Pt2bb)的片巖、千枚巖、絹云母石英粉砂巖，受加里東期運動影響，巖層大部分發(fā)生混合巖化作用，形成混合片麻巖、注入混合巖及混合巖化片巖;晚古生代石炭系石嶺組(C2sh)的中厚層狀灰?guī)r夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r，巖石經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成淺變質(zhì)的結(jié)晶灰?guī)r和大理巖;新生代第四系(Q)的泥砂質(zhì)松散沉積層。

礦區(qū)內(nèi)發(fā)育北東向、北西向、東西向及北西西向斷裂，其中北東、北西向斷裂形成較早，東西向為成礦期形成的斷裂，北西西向斷裂形成最晚，控制上述各方向斷裂。礦區(qū)內(nèi)巖漿活動不甚發(fā)育，僅分布有少量脈巖，主要為偉晶巖脈、閃長斑巖脈和閃長玢巖脈，單脈呈棱形分布在礦區(qū)的東部、北部和東南部，西部和西南部少見。這些脈巖主要受礦區(qū)北東向、北西向、東西向構(gòu)造帶控制，延伸長度170～280 m，寬度1～10 m。其中東西向脈巖在成礦期形成，北東向脈巖在成礦前形成。

不磨礦區(qū)金礦床產(chǎn)于中元古界抱板群變質(zhì)巖中，礦體(含金石英脈)主要產(chǎn)于條紋狀混合巖中，局部于石英白云母片巖中或局限于這兩種巖性的接觸帶，與圍巖面理產(chǎn)狀一致;礦體以脈狀產(chǎn)出為主，受戈枕斷裂帶北西側(cè)的次級裂隙和褶皺構(gòu)造的控制。礦區(qū)內(nèi)含金石英脈根據(jù)其產(chǎn)狀可分為北西向、近東西向、近南北向及北東向4組。上述4組礦脈成群成帶產(chǎn)出，自北至南可劃分為4個含金脈帶，組成呈北東向展布的金礦成礦帶。

礦石礦物種類較多，組合較復(fù)雜，礦石礦物有自然金、銀金礦、閃鋅礦等，脈石礦物有石英、絹云母、白云母等。礦石結(jié)構(gòu)主要有他形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造常見的有浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造。

2 稀土元素地球化學(xué)特征

稀土元素是一組具有獨特地球化學(xué)特征的微量元素，它們在地殼各巖石中廣泛分布，具有相同或相近的離子半徑和原子結(jié)構(gòu);在地質(zhì)演化過程過程中往往作為一個整體活動;除經(jīng)受巖漿熔融外，其他地質(zhì)活動很難破壞它們的整體組成特征［1-2］。因此稀土元素在地質(zhì)體中的豐度及分餾特征與地質(zhì)體的物源組成密切相關(guān)，是一定的地質(zhì)、物理化學(xué)環(huán)境的反應(yīng)，稀土元素地球化學(xué)特征能良好地反映成礦作用的條件和過程，并為示蹤礦床成因提供有用的信息。正因如此，稀土元素地球化學(xué)在巖石成因、成礦物源、成巖成礦物理化學(xué)條件、天體的形成和演化等研究中得到廣泛應(yīng)用［3-6］。

本次共收集了10件用于稀土研究的樣品，包括礦體2件、片巖2件、花崗碎裂巖2件、花崗巖脈2件、石英巖脈2件，用泰勒(Taylor)［7］球粒隕石的REE豐度來作為標(biāo)準(zhǔn)化依據(jù)將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。原始數(shù)據(jù)見表1，有關(guān)統(tǒng)計參數(shù)見表2。

表1 各樣品稀土元素含量

表2 稀土元素統(tǒng)計數(shù)據(jù)

(1)金礦體的稀土元素組成及分布類型。不磨金礦金礦體稀土元素的總量為(50.98～93.24)×10－6，輕重稀土含量比值為2.95～3.68，w(La)/w (Yb)為8.55～20.89，δ(Eu)為0.51～0.54，銪呈負(fù)異常，釔呈正異常，且兩個樣品的稀土總量有較大區(qū)別，可能是成礦熱液的分異造成的。在稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖中，屬向右傾斜的輕稀土富集型。

(2)花崗碎裂巖的稀土元素組成及分布類型。不磨金礦礦區(qū)花崗碎裂巖稀土元素的總量為(299.73～326.13)×10－6，輕重稀土含量比值為3.08～3.24，w(La)/w(Yb)為9.41～13.48，δ(Eu)為0.44～0.52，銪呈負(fù)異常，釔呈正異常。在稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖中，屬向右傾斜的輕稀土富集型。

(3)片巖的稀土元素組成及分布類型。不磨金礦礦區(qū)所片巖稀土元素的總量為(234.81～326.13)×10－6，輕重稀土含量比值為3.14～3.68，w(La)/w(Yb)為4.79～10.34，δ(Eu)為0.42～0.48，銪呈負(fù)異常，釔呈正異常，其中6#樣稀土總量較大。在稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖中，屬向右傾斜的輕稀土富集型。

(4)花崗巖脈的稀土元素組成及分布類型。不磨金礦礦區(qū)花崗巖稀土元素的總量為(378.45～418.71)×10－6，輕重稀土含量比值為3.18～3.27，w(La)/w(Yb)為9.15～9.82，δ(Eu)為0.44～0.45，銪呈負(fù)異常，釔呈正異常。在稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖中，屬向右傾斜的輕稀土富集型。

(5)石英巖脈的稀土元素組成及分布類型。不磨金礦礦區(qū)石英巖脈稀土元素的總量為(3.88～6.92)×10－6，輕重稀土含量比值為2.47～3.41，w (La)/w(Yb)為4.79～10.34，δ(Eu)為0.88～0.89，銪負(fù)異常很弱。在稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖中，屬向弱右傾斜的輕稀土富集型。

3 討論

通常，在同一地質(zhì)作用過程中形成地質(zhì)體的稀土元素配分模式非常相似，并不因為不同的礦物或不同巖性而出現(xiàn)很大的差異性，其稀土元素配分模式取決于沉淀時成礦溶液的稀土元素特征及成礦環(huán)境。

從礦區(qū)REE總量來看，不同巖性之間差異顯著，且從花崗巖脈、花崗碎裂巖、片巖、金礦體、石英巖脈有逐漸降低的特點，石英巖脈的稀土元素僅為5.40×10－6，且配分曲線與大洋拉斑玄武巖類似，低于其他地質(zhì)體兩個數(shù)量級，根據(jù)REE在地殼中的豐度從下地幔到上地幔再到地殼不斷增高的分布規(guī)律［1］，石英巖脈可能是來自下地殼，而花崗巖則可能是片巖在地殼深部重熔而成。

從輕重稀土的比值上看，各類地質(zhì)體的輕重稀土比值相差不大(2.47～3.68);從w(La)/w(Yb)上看，金礦體為8.55～20.89，花崗巖脈為9.15～9.82，片巖為10.56～21.44，花崗碎裂巖為9.41～13.48，石英巖脈為4.79～10.34，可看出石英巖脈的分餾程度不是很明顯;從δ(Eu)上看，石英巖脈為0.88～0.89，很接近于1，銪呈很弱的負(fù)異常。通常，由于輕稀土元素與巖漿巖主要礦物常量元素之間的不相容性，它們往往在較晚熱液期富集，所以與巖漿活動有關(guān)的絕大部分金屬礦床往往具有輕稀土相對富集的右傾斜型稀土配分模式，而本區(qū)中石英巖脈(可能為花崗斑巖)的輕稀土顯著偏低，因此，其僅可能為成礦提供了熱源，而與礦體之間不存在直接的成因聯(lián)系。

通過對比不磨金礦礦區(qū)金礦體、花崗碎裂巖、片巖、花崗巖脈的稀土元素配分模式曲線，發(fā)現(xiàn)金礦體、花崗碎裂巖、片巖、花崗巖脈的配分模式相似，都屬于左高右低，具有銪負(fù)異常的向右傾斜的輕稀土富集型，說明區(qū)內(nèi)金礦體與片巖、花崗碎裂巖、花崗巖脈有明顯的繼承關(guān)系，見圖1。這有可能是片巖在地殼深部部分熔融形成花崗質(zhì)巖漿，然后經(jīng)過結(jié)晶分異，成礦溶液沿著次級斷裂，裂隙充填交代成礦。這也說明了成礦溶液的來源屬于殼源型。

圖1 各地質(zhì)體稀土配分模式

4 結(jié)論

不同類型的巖石和礦體的稀土元素總量差異顯著。最高者為花崗巖脈，w(REE)為398.58×10－6;最低者為石英巖脈，w(REE)為5.40×10－6。金礦體、花崗碎裂巖、片巖、花崗巖脈的LREE明顯富集，稀土配分曲線呈右傾型，稀土分異程度較高，唯有石英巖脈稀土配分模式相平緩，稀土分異程度最低。除石英巖脈銪異常不明顯，其余地質(zhì)體銪呈負(fù)異常。金礦體、花崗碎裂巖、片巖、花崗巖脈的配分模式相似，都屬右傾型，具有銪負(fù)異常的REE富集型，這說明它們在漫長的地質(zhì)作用過程中具有繼承性演化且具有密切的成巖成礦關(guān)系，致使其稀土配分模式相似，稀土各參數(shù)發(fā)生有規(guī)律的演變。石英巖脈與礦區(qū)其他地質(zhì)體的稀土配分模式曲線相差較大，w(REE)最低，可能來源于下地殼，在成礦過程中提供了熱源。后期的變質(zhì)過程引起中元古界抱板群元素的活化、遷移，為金礦床的礦源層;后期花崗巖脈抱板群巖石在地殼深部部分熔融形成的。

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